El indicador más importante del nivel de desarrollo económico es la cantidad de energía que se debe gastar para producir una unidad de producto interno bruto. Tan solo sustituir las lámparas incandescentes por LED ayuda a reducir 8 veces el coste de la iluminación. Y esta es sólo una de las muchas maneras de mejorar la eficiencia energética.
El siglo XXI ha supuesto un gran progreso en este ámbito. Según la Agencia Internacional de la Energía, la eficiencia energética en el planeta ha aumentado un 13% en comparación con el año 2000. Esto significa que el ahorro es comparable al consumo total de energía de la Unión Europea en 1 año. El efecto positivo no es sólo la reducción del consumo de combustible. La cuestión también afecta a la ecología y a la creación de nuevos puestos de trabajo en el sector de la investigación económica.
Para las operaciones mineras en zonas inaccesibles a la red eléctrica nacional, el problema de la conservación de energía es particularmente importante. Los altos costos de suministro de combustible reducen significativamente la rentabilidad de los proyectos. Esto está relacionado en gran medida, por ejemplo, con las dificultades que supone el desarrollo acelerado del Ártico. Sin embargo, el progreso no se detiene. Un paso importante fue la aparición de plantas de energía diésel autónomas de múltiples unidades. Se ensamblan a partir de varios generadores conectados en paralelo. En las horas de máxima carga se utiliza todo el sistema y, cuando el consumo disminuye, algunos de los generadores entran en reserva y reducen su carga.
El funcionamiento de todo el sistema en estos modos se vuelve ineficaz, por lo que el siguiente paso en el desarrollo de tecnologías de ahorro energético es conectar generadores eólicos y paneles solares, es decir, fuentes de energía renovables (FER), a una central diésel mediante una batería. Este tipo de estaciones híbridas aún son poco comunes, sobre todo en Rusia. El problema es la dificultad de crear un algoritmo de control efectivo. La necesidad de desarrollos de este tipo es muy urgente. Además, la producción de los principales tipos de equipos para dichas estaciones ya está localizada en Rusia. Los aerogeneradores domésticos se producen, en particular, en una de las divisiones de Rosatom. Paneles solares de la empresa “Hevel” de Chuvashia. Lo único que hace falta es combinar todo esto en un sistema energético autónomo fiable y eficiente.
Un desarrollo exitoso de este tipo fue presentado y patentado por científicos del Centro de Tecnologías Digitales de la Universidad de Minería de San Petersburgo de la Emperatriz Catalina II. Se trata de una respuesta a las necesidades de los socios industriales de la Universidad, que han llamado repetidamente la atención de los investigadores sobre un problema evidente: se utilizan centrales eléctricas diésel con exceso de capacidad para garantizar un suministro eléctrico fiable a lugares de difícil acceso.
Un algoritmo original basado en métodos de lógica difusa ayudó a lograr una eficiencia muy alta de la estación híbrida. En un campamento de turnos pequeños con un nivel de potencia de 60 kW, la producción de una planta de energía diésel se puede reducir en 25,2 kilovatios-hora por día, lo que equivale a una reducción del consumo diario de combustible diésel de aproximadamente 6 kilogramos. Si hablamos de una empresa minera con una capacidad de 3-4 megavatios, entonces el efecto económico podría ascender a 20-30 mil rublos por día o 7-10 millones por año.
El efecto de nuestro desarrollo tiene dos componentes. En primer lugar, la elaboración de un pronóstico preciso de los períodos de funcionamiento ineficiente del diésel permite optimizar su carga. Cuando es insuficiente, quemamos combustible en vano, es decir, producimos electricidad con un alto consumo específico. En segundo lugar, la predicción y prevención de arranques innecesarios del generador diésel para prolongar su vida útil y reducir los costes operativos. Una herramienta para prevenir estos arranques a corto plazo es el uso de fuentes de energía renovables con un dispositivo de almacenamiento.
La solución óptima no es sustituir el diésel por fuentes de energía renovables, sino combinar las ventajas de los diferentes métodos de generación. Déjame explicarte cómo funciona.
Supongamos que sabemos que el consumo en un sitio aumentará en un punto determinado y la carga máxima durará 15 minutos. En una central diésel convencional de varias unidades, se pondría en marcha un generador de respaldo durante este período. Nuestro desarrollo elimina esta necesidad, ya que hemos provisto de antemano el dispositivo de almacenamiento con la energía necesaria procedente de una batería solar y de un generador eólico. Su producción depende de las condiciones climáticas y también predecimos este parámetro.
“En la etapa de desarrollo del proyecto, se vinculan los parámetros operativos de todos los elementos de la planta de energía combinada y se desarrolla el esquema más ventajoso de la planta para un consumidor y ubicación específicos con la relación necesaria de las capacidades del generador eólico, paneles solares, batería y generadores diésel”, dijo el autor del desarrollo, director del Centro Educativo de Tecnologías Digitales Yuri Zhukovsky.
El desarrollo puede ser solicitado por empresas como, por ejemplo, Polymetal JSC y Polyus PJSC. Los productores de petróleo también mostraron interés. La demanda masiva podría estimularse, por ejemplo, con incentivos adicionales del Estado para mejorar la eficiencia energética de las empresas. En este sentido, hay margen para el desarrollo: Rusia ocupa el cuarto lugar en el mundo en términos de PIB en paridad de poder adquisitivo, pero en términos de eficiencia energética sólo ocupa el puesto 21.
Actualmente, los desarrolladores de la Universidad de Minería están mejorando algoritmos, incluso en asociación con colegas chinos, y también están preparando un proyecto para crear un sistema energético autónomo (microrred) basado en el campo de pruebas científicas y educativas de la universidad “Sablino”.
